彈簧觸指
——一種適用于大電流高插拔壽命的接觸部件

(寶馬彈簧(上海)有限公司，上海，200000)

1 概述

近幾年來電動(dòng)汽車在全球高速發(fā)展尤其在國(guó)內(nèi)在得到政策的鼓勵(lì)下發(fā)展尤為迅速，大電流連接器也得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，不過從目前市場(chǎng)反饋來看，對(duì)于有高插拔壽命要求的接口普遍存在溫升過高甚至燒毀的現(xiàn)象。彈簧觸指作為一種多觸點(diǎn)高壽命的接觸形式，能夠有效的解決這一問題并且在歐洲已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。

2 介紹

圖1 彈簧觸指

2.1 彈簧觸指的結(jié)構(gòu)

彈簧觸指是由一系列斜向、具有彈簧漸變升角的斜圈繞制，并在接點(diǎn)處焊接成為一個(gè)圓形的接觸形式，斜向的橢圓形截面能夠提供徑向方向的正壓力，它具有以下特點(diǎn)：

a.彈簧觸指本身?yè)碛袕椈蓾u變的升角，360°包裹接觸件，具有優(yōu)良的抗振性能；

b.每一個(gè)斜圈提供一個(gè)獨(dú)立的載流通路，形成多觸點(diǎn)接觸結(jié)構(gòu)，提供更多的電流通路，同時(shí)也能得到極低的接觸電阻(一般均在幾十微歐數(shù)量級(jí))；

c.由于其多圈并聯(lián)的接觸結(jié)構(gòu)，能保證在正壓力較低(通常單圈0.5N左右，柔和的插拔力)，得到很低的接觸電阻和不損害于接觸鍍層的磨損效果；

2.2 彈簧觸指的應(yīng)用

圖2 應(yīng)用形式

彈簧觸指常規(guī)的應(yīng)用結(jié)構(gòu)主要有兩種分為插座端安裝與插頭端安裝，一般作為載流需求推薦使用插座安裝，對(duì)于屏蔽需求一般推薦使用插頭安裝；我司會(huì)根據(jù)載流的要求設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的槽型提供給客戶，以保證接觸的可靠性。

3 彈簧觸指的選型

針對(duì)不同的應(yīng)用如載流，屏蔽，結(jié)構(gòu)，壽命等，需要仔細(xì)核算每一個(gè)彈簧的參數(shù)如力值的仿真分析，有效接觸圈數(shù)的核算，插拔壽命的核算，彈簧的衰減預(yù)測(cè)，材料等；

通常對(duì)于一款高插拔壽命測(cè)試的核算如下：

a.公差分析，最壞情況下至少80%有限圈數(shù)接觸在工作壓縮范圍內(nèi)；

b.單圈正壓設(shè)計(jì)在0.5～1N范圍內(nèi)；

c.彈簧的永久變形量控制在3%左右；

d.彈簧裝入插孔后，提供一定比例的壓縮量以保證不從插孔中脫落；

e.材料選擇高導(dǎo)電高力學(xué)性能銅合金；

f.鍍層使用Ni打底表面鍍銀；

4 壽命溫升對(duì)比測(cè)試

4.1 本次實(shí)驗(yàn)從市場(chǎng)上收集了兩種目前市場(chǎng)上應(yīng)用較為廣泛的接觸結(jié)構(gòu)與彈簧觸指對(duì)對(duì)比測(cè)試，該組產(chǎn)品選取的應(yīng)用場(chǎng)合為直流充電槍，接觸對(duì)接觸截面為Φ12mm，壽命10000次，載流250A@50K.

品牌某國(guó)外知名廠家某國(guó)內(nèi)知名廠家寶馬彈簧插孔材料銅合金銅合金T2 鍍銀鍍層銀銀銀測(cè)試線纜70mm^2 非屏蔽70mm^2 非屏蔽70mm^2 非屏蔽插孔外徑21.2mm20.8mm20mm插針材料Φ12mm T2 鍍銀Φ12mm T2 鍍銀Φ12mm T2 鍍銀插孔圖片

4.2 測(cè)試方法

溫升方法：IEC60512-3-5a

測(cè)試設(shè)備：直流電流源：PSU 6-200X2溫度記錄儀：JK-8AU

測(cè)試環(huán)境：禁止密閉的空氣中測(cè)量環(huán)境溫度22℃～24℃

細(xì)節(jié)方法：加載250A電流，手動(dòng)模擬實(shí)際使用插拔速度進(jìn)行，分別測(cè)試5次，500次，1500次，2500次，3500次，5000次，7000次，10000次插拔壽命后溫升表現(xiàn)，其中在7000次溫升測(cè)試時(shí)對(duì)表面進(jìn)行了清潔處理；

布線方式：三種接觸對(duì)串聯(lián)在一個(gè)回路進(jìn)行測(cè)試，并在每根線纜中部布置測(cè)試點(diǎn)，以判定相互接觸對(duì)之間是否有影響；每個(gè)接觸對(duì)外表面布置一處測(cè)試點(diǎn)；中間處布置一處環(huán)境溫度測(cè)試點(diǎn)

測(cè)試圖片如下：

圖3 溫升測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)

4.3 測(cè)試結(jié)果

溫升△T=T-T環(huán)境

圖4 溫升測(cè)試結(jié)果250A(縱坐標(biāo)為溫升(△T)，橫坐標(biāo)為插拔次數(shù))

圖5 溫升測(cè)試結(jié)果250A 5次與10000次(縱坐標(biāo)為溫升(△T)，橫坐標(biāo)為插拔次數(shù))

5 結(jié)論

盡管在市場(chǎng)上獲取的其他廠家的產(chǎn)品樣品數(shù)量有限，并且針對(duì)于其結(jié)構(gòu)不一定代表其最高質(zhì)量水平，可能實(shí)驗(yàn)結(jié)果并不能完全反應(yīng)其性能，但是從實(shí)驗(yàn)結(jié)果看來，不管是插拔壽命前，還是插拔壽命后，從彈簧觸指方面來看，溫升集中在35K左右，考慮到裝配到外殼后，散熱問題，15K的余量，完全能滿足目前國(guó)內(nèi)大電流連接器溫升50K的要求。所以彈簧觸指作為一種大電流高插拔壽命的接觸形式是適用于目前國(guó)內(nèi)電動(dòng)汽車大電流、高插拔壽命連接器的應(yīng)用要求，并且能為國(guó)內(nèi)一些連接器廠家解決連接器高壽命后溫升過高的問題。

參考文獻(xiàn)：

[1] 米蘭科.布朗諾維克、瓦樂里 V.康奇茲、尼克萊 K.米西金——電接觸理論、應(yīng)用與技術(shù).